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20/04/2018

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Applications des matériaux à base de chanvre

On tend aujourd’hui à réduire de plus en plus les émissions des gaz à effet de serre et à utiliser des ressources renouvelables locales. Il est dès lors justifié que l’on cherche à développer et optimiser des matériaux de construction biosourcés (c’est-à-dire d’origine végétale ou animale). De nombreuses équipes mènent depuis quelques années des actions de recherche et de développement dans ce domaine. Le CSTC s’est, quant à lui, consacré notamment aux matériaux à base de chanvre dans le cadre du projet BCC-BAT (*). Cet article aborde les applications de ce matériau dans le secteur de la construction.

Le chanvre est une plante à croissance rapide offrant des applications dans divers domaines. Tant la partie externe de la tige, constituée de fibres, que sa partie interne, appelée chènevotte, peuvent être utilisées pour la confection de produits de construction (voir tableau).

Principales applications du chanvre en construction
Produit Applications Valeur λ
[W/m.K] (¹)
Matelas d’isolation thermique
constitué de fibres de chanvre
Ossature en bois (murs, planchers, toitures) 0,04
(30-40)
Chènevotte en vrac Plancher en bois 0,048-0,053
(90-135)
Béton de chanvre – Mélange chènevotte et liant (²)
Dosage indicatif en liant
Faible
(110 kg/m³)
Ossature en bois (toitures, planchers) 0,06
(220)
Moyen
(280 kg/m³)
(Sous-)chape 0,09-0,10
(385)
Moyen
(200-440 kg/m³)
Remplissage des murs d’une ossature en bois, contre-mur 0,08-0,12
(300-550)
Elevé
(600-750 kg/m³)
Enduisage de murs 0,13-0,19
(700-950)
Bloc de maçonnerie à base de chanvre – Mélange chènevotte et liant (²) Maçonnerie protégée non portante (remplissage, contre-mur) 0,08
(350)
(¹) Valeur indicative de la conductivité thermique. La masse volumique du produit est indiquée entre parenthèses [kg/m³]
(²) Le liant est généralement un mélange de chaux.

Les fibres servent à la fabrication de matelas d’isolation thermique, principalement utilisés comme matériau isolant dans les ossatures en bois des murs, dans les planchers et les toitures.

La chènevotte peut être utilisée tout d’abord comme matériau d’isolation en vrac. Son application principale est l’isolation entre les poutres de plancher.


1 | Banchage d’un mélange liant-chanvre pour la réalisation d’un contre-mur
1 | Banchage d’un mélange liant-chanvre pour la réalisation d’un contre-mur
Elle est caractérisée par la taille de ses granulats (généralement comprise entre 10 et 30 mm), sa masse volumique en vrac et ses propriétés hygrothermiques (conductivité thermique, absorption d’humidité). La chènevotte est constituée d’un ensemble de canaux capillaires parallèles engendrant une forte absorption de l’eau (de l’ordre de 4 à 6 fois sa masse). En outre, son hygro-scopicité élevée entraîne une capacité d’échange d’humidité avec l’air ambiant grâce aux phénomènes de sorption/désorption (augmentation de la teneur en eau d’un matériau poreux par fixation de la vapeur d’eau contenue dans l’air ambiant et inversement).

La chènevotte peut également être utilisée comme granulat végétal pour des produits confectionnés à l’aide de liants adaptés. Selon l’application visée, différentes propriétés seront recherchées, ce qui influence le dosage en liants, la masse volumique et la conductivité thermique du produit. On utilise des liants préfabriqués ou des compositions réalisées sur la base d’ouvrages de référence ou de l’expérience propre de l’exécutant, mais on privilégiera toujours les recommandations du fabricant du matériau pour l’application visée.

La forte capillarité de la chènevotte influence fortement la gâchée ainsi que les propriétés du produit à l’état frais ou durci. En effet, elle ne peut pas concurrencer les besoins en eau d’un liant hydraulique sous peine de brûlage de ce liant. On s’affranchit de cette difficulté en utilisant de la chaux, qui est reconnue pour une meilleure rétention d’eau, et/ou en ajoutant un liant à prise aérienne (chaux hydratée) et/ou en adaptant la succession des opérations de mélange (préhumidification des granulats, par exemple).

L’enduisage des murs (voir Les Dossiers du CSTC 2010/2.9) peut être réalisé au moyen de mélanges dont le dosage sera, de préférence, plus élevé en liants, afin d’obtenir une consistance fluide adéquate (onctuosité), au détriment toutefois des performances thermiques. Un granulat de chanvre plus fin contribuera également à une meilleure onctuosité ainsi qu’à un fini moins grossier.

Les bétons de chanvre sont utilisés principalement pour le remplissage des ossatures en bois ou pour réaliser un contre-mur. Ils sont également utilisés pour isoler les toitures et les sols. Ces bétons sont mis en œuvre par déversement, par banchage, voire par projection. On privilégie en général un mélange peu fluide au dosage faible ou moyen en liants pour optimiser la pose (compactage aisé, décoffrage rapide…) et, surtout, la résistance thermique. On veillera toutefois à ce que le matériau maintienne un caractère cohésif. En fonction des volumes mis en œuvre, de la teneur initiale en eau du mélange et des conditions ambiantes, il convient de tenir compte d’une durée de ‘séchage’ non négligeable (de l’ordre de plusieurs mois).


2 | Maçonnage de blocs de chanvre
2 | Maçonnage de blocs de chanvre
Les blocs de maçonnerie (voir Les Dossiers du CSTC 2014/4.4) préfabriqués à base de chanvre ont des applications similaires aux bétons de chanvre. L’avantage des blocs préfabriqués réside d’abord dans des caractéristiques plus stables obtenues grâce à un meilleur contrôle des conditions de confection. Ensuite, le séchage du matériau débute déjà avant la pose. En revanche, la très faible résistance à la compression, de l’ordre de 0,3 N/mm² (en comparaison avec celle de 5 N/mm² des blocs en béton cellulaire ou celle de 15 N/mm² des blocs perforés en terre cuite), exclut tout usage comme bloc porteur.

Afin de limiter le risque de dégradation (en particulier par des attaques biologiques), les matériaux à base de chanvre, à l’instar de tous les matériaux sensibles, doivent être préservés d’une humidification excessive et prolongée (intempéries, remontées capillaires, condensations), quelle que soit l’application prévue.

Régulation hygrique ?

Les caractéristiques hygroscopiques et de diffusion de la vapeur d’eau des matériaux peuvent contribuer à créer un certain effet tampon vis-à-vis d’éventuelles variations d’humidité relative du climat intérieur.

Des méthodes d’essai normalisées visant à quantifier cet effet ont été développées. Ainsi, la méthode danoise vise à déterminer la valeur MBV (pour moisture buffer value) de l’effet tampon à l’humidité d’un matériau, en simulant des variations journalières de l’humidité relative de l’air (de 33 à 75 % HR). Selon cette méthode, qui se limite à comparer les matériaux, les produits à base de chanvre sont parmi les mieux classés (‘bons’ à ‘excellents’).

Il convient toutefois d’émettre certaines réserves quant à la transposition des résultats de cette méthode d’essai afin de prévoir le comportement du matériau dans des conditions réelles. Premièrement, l’essai n’envisage pas la présence de parachèvements (enduits, peintures…). Deuxièmement, le résultat de la méthode d’essai est tributaire de l’épaisseur de la couche testée et de la profondeur de pénétration de l’humidité. Enfin, cette méthode ne simule pas les pics d’humidité extrêmes (pics plus élevés et/ou plus courts que l’on retrouve dans une salle de bain, par exemple) et les phénomènes de saturation.

Par ailleurs, même si les matériaux de parachèvement hygroscopiques et perméables à la diffusion de vapeur d’eau peuvent contribuer à atténuer les variations d’humidité relative de l’air, ils ne remplacent en aucun cas un système de ventilation efficace (voir NIT 258).

Y. Grégoire, ir., chef de la division Matériaux, CSTC

(*) ‘Bétons légers chaux-chanvre projetables pour le bâtiment’ subsidié par la Wallonie (DGO6) et mené en collaboration avec Sirris et l’UCL.